La classification des géantes gazeuses de Sudarsky - Sudarsky's gas giant classification
La classification de Sudarsky des géantes gazeuses dans le but de prédire leur apparition en fonction de leur température a été décrite par David Sudarsky et ses collègues dans l'article Albedo and Reflection Spectra of Extrasolar Giant Planets et développé dans Theoretical Spectra and Atmospheres of Extrasolar Giant Planets , publié avant tout une observation directe ou indirecte réussie de l'atmosphère d'une planète extrasolaire a été réalisée. Il s'agit d'un vaste système de classification dans le but de mettre de l'ordre dans la riche variété probable d'atmosphères de géantes gazeuses extrasolaires.
Les géantes gazeuses sont divisées en cinq classes (numérotées à l' aide de chiffres romains ) en fonction de leurs propriétés atmosphériques physiques modélisées. Dans le système solaire, seuls Jupiter et Saturne font partie de la classification Sudarsky, et les deux appartiennent à la classe I. L'apparition de planètes qui ne sont pas des géantes gazeuses ne peut pas être prédite par le système Sudarsky, par exemple les planètes terrestres telles que la Terre et Vénus , ou la glace des géants comme Uranus (14 masses terrestres) et Neptune (17 masses terrestres).
Contexte
L'apparition des planètes extrasolaires est en grande partie inconnue en raison de la difficulté de faire des observations directes des planètes extrasolaires . De plus, des analogies avec les planètes du système solaire peuvent s'appliquer à quelques-unes des planètes extrasolaires connues ; parce que la plupart ne ressemblent à aucune de nos planètes, par exemple les chaudes Jupiters .
Les corps qui transitent par leur étoile peuvent être cartographiés spectrographiquement, par exemple HD 189733 b . Cette planète s'est en outre avérée bleue avec un albédo supérieur (plus lumineux) à 0,14. La plupart des planètes ainsi cartographiées étaient grandes et en orbite rapprochée, donc des Jupiters chauds.
Les spéculations sur les apparitions de planètes extrasolaires invisibles reposent actuellement sur des modèles informatiques de l' atmosphère probable d'une telle planète, par exemple sur la façon dont le profil et la composition de la température et de la pression atmosphérique réagiraient à divers degrés d' insolation .
Classes planétaires
Classe I : Nuages d'ammoniac
Les géantes gazeuses de cette classe ont des apparences dominées par les nuages d' ammoniac . Ces planètes se trouvent dans les régions extérieures d'un système planétaire . Ils existent à des températures inférieures à environ 150 K (-120 °C; -190 °F). L' albédo de Bond prédit d'une planète de classe I autour d'une étoile comme le Soleil est de 0,57, contre une valeur de 0,343 pour Jupiter et 0,342 pour Saturne . L'écart peut être partiellement expliqué en prenant en compte les condensats hors équilibre tels que les tholins ou le phosphore , qui sont responsables des nuages colorés dans l'atmosphère jovienne, et ne sont pas modélisés dans les calculs.
Les températures d'une planète de classe I nécessitent soit une étoile froide, soit une orbite lointaine. Le premier peut signifier que les étoiles sont trop faibles pour être visibles, tandis que le second peut signifier que les orbites sont si grandes que leur effet est trop subtil pour être détecté jusqu'à ce que plusieurs observations des "années" complètes de ces orbites (cf. Kepler's troisième loi ). La masse accrue des superjoviens les rendrait plus faciles à observer, cependant un superjovian d'âge comparable à Jupiter aurait plus de chauffage interne , ce qui pourrait le pousser à une classe supérieure.
En 2015, 47 Ursae Majoris c et d pourraient être des planètes de classe I. Upsilon Andromedae e et 55 Cancri d peuvent également être des planètes de classe I.
Classe II : Nuages d'eau
Les géantes gazeuses de classe II sont trop chaudes pour former des nuages d'ammoniac ; à la place, leurs nuages sont constitués de vapeur d'eau . Ces caractéristiques sont attendues pour des planètes dont la température est inférieure à environ 250 K (−23 °C ; −10 °F). Les nuages d'eau sont plus réfléchissants que les nuages d'ammoniac, et l'albédo de Bond prévu d'une planète de classe II autour d'une étoile semblable au Soleil est de 0,81. Même si les nuages sur une telle planète seraient similaires à ceux de la Terre , l'atmosphère serait toujours constituée principalement d' hydrogène et de molécules riches en hydrogène comme le méthane .
Exemples de planètes de classe II possibles : HD 45364 b et HD 45364 c , HD 28185 b , Gliese 876 b , Upsilon Andromedae d , 55 Cancri f , 47 Ursae Majoris b , PH2b , Kepler-90 h , HD 10180 g .
Classe III : sans nuages
Les géantes gazeuses avec des températures d'équilibre entre environ 350 K (170 °F, 80 °C) et 800 K (980 °F, 530 °C) ne forment pas de couverture nuageuse mondiale, car elles manquent de produits chimiques appropriés dans l'atmosphère pour former des nuages. Ces planètes apparaîtraient comme des globes bleu azur sans caractéristiques en raison de la diffusion Rayleigh et de l'absorption par le méthane dans leurs atmosphères, apparaissant comme des versions de masse jovienne d' Uranus et de Neptune . En raison de l'absence de couche nuageuse réfléchissante, l'albédo de Bond est faible, autour de 0,12 pour une planète de classe III autour d'une étoile semblable au Soleil. Ils existent dans les régions intérieures d'un système planétaire, correspondant à peu près à l'emplacement de Mercure .
Les planètes de classe III possibles sont HD 37124 b , HD 18742 b , HD 178911 Bb , 55 Cancri c , Upsilon Andromedae c , Kepler-89e , COROT-9b et HD 205739 b . Au-dessus de 700 K (800 °F, 430 °C), les sulfures et les chlorures peuvent former des nuages ressemblant à des cirrus .
Classe IV : Métaux alcalins
Au-dessus de 900 K (630 °C/1160 °F), le monoxyde de carbone devient la molécule dominante de transport de carbone dans l'atmosphère d'une géante gazeuse (plutôt que le méthane ). De plus, l'abondance des métaux alcalins , tels que le sodium , augmente considérablement, et les raies spectrales du sodium et du potassium devraient être prédominantes dans le spectre d' une géante gazeuse . Ces planètes forment des ponts nuageux de silicates et de fer au plus profond de leur atmosphère, mais cela ne devrait pas affecter leur spectre. L'albédo de Bond d'une planète de classe IV autour d'une étoile semblable au Soleil devrait être très faible, à 0,03 en raison de la forte absorption par les métaux alcalins. Les géantes gazeuses des classes IV et V sont appelées Jupiters chaudes .
55 Cancri b a été répertorié comme une planète de classe IV.
HD 209458 b à 1300 K (1000 °C) serait une autre planète de ce type, avec un albédo géométrique, dans les limites d'erreur, de zéro ; et en 2001, la NASA a observé du sodium atmosphérique dans son transit, bien que moins que prévu. Cette planète abrite une couche supérieure de nuages absorbant tellement de chaleur qu'en dessous se trouve une stratosphère relativement froide . La composition de ce nuage sombre, dans les modèles, est supposée être de l'oxyde de titane/vanadium (parfois abrégé « TiVO »), par analogie avec les naines rouges, mais sa véritable composition est encore inconnue ; cela pourrait bien être selon Sudarsky.
HD 189733 b , avec des températures mesurées de 920–1200 K (650–930 °C), est également considéré comme la classe IV. Cependant, à la fin de 2007, il était mesuré en bleu profond, avec un albédo supérieur à 0,14 (probablement en raison de la lueur plus brillante de son "point chaud"). Aucune stratosphère n'a encore été prouvée de manière concluante.
TrES-2b a été mesuré avec l'albédo le plus faible et est donc classé dans la classe IV.
Classe V : Nuages de silicate
Pour les géantes gazeuses les plus chaudes, avec des températures supérieures à 1400 K (2100 °F, 1100 °C) ou des planètes plus froides avec une gravité inférieure à celle de Jupiter, les ponts de nuages de silicate et de fer devraient se trouver très haut dans l'atmosphère. L'albédo de Bond prédit d'une planète de classe V autour d'une étoile semblable au Soleil est de 0,55, en raison de la réflexion par les ponts nuageux. À de telles températures, une géante gazeuse peut devenir rouge à cause du rayonnement thermique, mais la lumière réfléchie dépasse généralement le rayonnement thermique. Pour les étoiles de magnitude apparente visuelle inférieure à 4,50, de telles planètes sont théoriquement visibles par nos instruments. Des exemples de telles planètes pourraient inclure 51 Pegasi b et Upsilon Andromedae b . HAT-P-11b et les autres géantes gazeuses extrasolaires trouvées par le télescope Kepler pourraient être des planètes de classe V, telles que Kepler-7b , HAT-P-7b ou Kepler-13b .
Voir également
Les références
Liens externes
- "Derrière les spéculations" . Visions extrasolaires . Récupéré le 2008-06-26 .
- "Planètes en orbite autour d'autres étoiles" . Université Harvard . Récupéré le 2008-06-26 .